吉兰泰盐湖沉积物孢粉记录的季风边缘区全新世气候演化

全新世气候具有不稳定性,且存在着区域差异,在季风边缘区尤为显著.因此,本研究选取季风边缘区吉兰泰盐湖沉积物的孢粉记录并结合AMS14C测年结果,对该地区全新世的古植被演化及古气候变化历史进行了重建.结果表明,在全新世阶段,该地区植被类型未发生变化,以干旱的荒漠植被为主.早全新世(10.5 8.5 cal ka BP),以蒿属孢粉为主,伴随出现少量藜科、禾本科及麻黄属孢粉,蒿藜比(A/C比值)相对稳定(4.11左右),指示全新世早期气候逐步转湿的过程,在8.5 cal ka BP,蒿属孢粉数量下降且被藜科孢粉取代,指示一次明显气候干旱事件;中全新世(8.5 3.5 cal ka BP),蒿属孢粉含量增加及藜科孢粉含量降低,A/C比值在7.1 cal ka BP左右达到峰值,指示该地区中全新世气候最为湿润;晚全新世(3.5 cal ka BP至今),藜科孢粉含量增加且超过早全新世,A/C比值低至3.66,区域呈现明显的干旱化趋势.此外,结合吉兰泰盐湖沉积物矿物组成结果,发现中全新世湖泊沉积物中,钙芒硝大量出现,一定程度上指示降水量增多所带来的淡水注入,与孢粉指标指示该阶段湿润的结果一致.通过区域对比,发现吉兰泰地区在全新世时期的气候演化模式与东亚季风区具有较好的一致性,表明该地区受到东亚夏季风的影响较大,尤其是在中全新世,东亚夏季风增强,带来较多的降水,气候湿润.     

末次冰盛期以来东亚季风变化历史——中国北方的地质记录

全球变暖对中国北方气候的影响已经引发了学术界的广泛关注,地质增温期东亚季风变迁历史可为理解未来气候变化提供重要参考.文章主要基于中国北方夏季风边缘带的湖泊、黄土等记录的古植被信息,探讨了末次冰盛期至全新世全球增温过程中东亚季风的变化历史.地质记录显示,末次冰盛期东亚冬季风增强,夏季风减弱,中国北方气候干冷,大部分地区呈现荒漠草原或干草原景观,贺兰山以东沙地的东南边界和现代沙地边界接近或略向东南方向小幅扩张.在由冷转暖的末次冰消期,东亚冬季风逐渐减弱,夏季风逐渐增强,但在快速变冷的Heinrich 1(H1)和Younger Dryas(YD)事件期间,中国北方气候变干.全新世冬季风减弱,夏季风显著增强,季风雨带向西北推进至少300km,中国中东部干旱区范围大幅度缩小,北方喜暖喜湿植物显著增加.从夏季风边缘带的记录看,中全新世夏季风最为强盛.显然,古增温有利于东亚夏季风的增强,从而极大改善中国北方的生态环境.如果全球变暖持续下去,中国北方将变得湿润.与轨道尺度记录相比,高分辨率的古植被记录较为缺乏,全新世气候突变事件以及百年-十年尺度气候旋回尚需深入研究,应作为今后研究的重点.     

青藏高原东部若尔盖盆地全新世泥炭地发育和植被变化

泥炭沉积物和泥炭地演化过程可以提供植被和气候变化历史的丰富信息.为了重建青藏高原东部全新世泥炭地发育、植被和气候变化,我们对若尔盖盆地一支泥炭岩芯进行了高分辨率的孢粉、烧失量和碳沉积速率分析.研究结果显示,当地泥炭发育起始于距今10.3ka,在早、中全新世繁盛,之后开始退化.若尔盖盆地全新世植被以高山草甸为主,周边山地针叶林在10.5~4.6ka曾数次扩张,之后迅速退缩.泥炭性质、孢粉组合主成分分析等揭示了研究区10~5.5ka气候温暖湿润,晚全新世气候相对冷干.其中,10.2~10、9.7~9.5、8.7~8.5、7.7~7.4、6.4~6、5.5~5.2、4.8~4.5、4~3.6、3.1~2.7、1.4~1.2和0.8~0.6ka时段,若尔盖地区发生了多次快速的泥炭地退化、针叶林扩张和气候变冷等事件.青藏高原东部地区全新世植被与气候的长期变化受控于太阳辐射及其主导的温度与亚洲夏季风强度的变化,而百年尺度的快速变化事件可能受到了季风减弱事件和北半球高纬度地区温度异常的调制作用.     

末次间冰期以来我国东部沙区的古季风变迁

根据130ka BP以来东部沙区的地质记录,将本区古季风划分为末次间冰期(130～70kaBP)夏季风为主时期、末次冰期(70～10kaBP)冬季风为主时期和冰后期(10kaBP至今)夏季风为主的不稳定时期3个演化时期,以及末次间冰期(120ka BP和100～95kaBP)冬季风增强期、末次冰期(59～21kaBP)夏季风增强期、冰后期早全新世(10～7.5kaBP)夏季风增强期、中全新世(7.5～4kaBP)夏季风鼎盛期和晚全新世(4kaBP至今)夏季风衰弱期等若干阶段。冬、夏季风的转换以突变为主。夏季风北界位置从末次间冰期的马鬃山-乌兰巴托退至末次冰期的黄土高原砂黄土带北界附近,复又进到全新世最佳期的山丹-雅布赖山一带,最后退到现代阴山北麓-呼伦贝尔一线,反映东亚季风环流的夏季风呈现波动减弱的趋势。影响季风变迁的因素复杂,特别是全新世期间的短周期波动应加强研究。     

全新世东亚夏季风最强盛期出现在何时?——兼论中国南方石笋氧同位素的古气候意义

探寻全新世东亚夏季风演变过程,不仅有利于在更长时间尺度上深化对季风动力学的理解,也能够为研究中华文明发展提供环境和气候背景,因此历来受到研究者的重视.然而,对于全新世东亚夏季风最强盛期究竟出现在早全新世、中全新世甚或晚全新世仍然存在争议.虽然目前以中国南方石笋氧同位素记录反映的"早全新世夏季风最强"观点较为流行,但该指标是否能真实可靠地表征东亚夏季风强度变化正受到愈来愈多的挑战.本文根据最新的资料和认识,对上述问题进行了评述性回顾.建议以北方降水量作为衡量东亚夏季风强度的标准,并据此标准探讨了全新世东亚夏季风的演变历史,认为全新世中期为季风最强盛期.区域对比显示出东部季风区北方和南方降水在不同时间尺度均存在明显差异,这种差异与石笋氧同位素记录在空间上的相似性存在矛盾.观测和模拟资料均表明,中国南方石笋氧同位素代表的是降水氧同位素而非降水量的变化,因而不宜作为东亚夏季风强度的代用指标.最后,我们对有待进一步深入研究的问题,包括轨道尺度上东亚夏季风的驱动机理、中国石笋氧同位素的大尺度气候学意义、环流与东亚季风区降水的关系等进行了展望.     

全新世初期气候的数值模拟研究

本文尝试用一个完全耦合的大气-海洋-植被模式(Atmosphere-Ocean-Vegetation General Circulation Model, AOVGCM)模拟全新世初期的地球气候.模拟结果表明，耦合模式成功地再现了全新世初期复杂气候条件下的基本特征，为研究这一时期的气候状况提供了重要的模型支持.就全球平均而言，11ka BP冬季地表气温比现代约低1.6 K,夏季比现代低约0.3 K；大气温度从低层到高层有不同的表现，高层反映了太阳辐射的重要作用，而低层气候对下垫面（如冰川、植被和海洋等）的影响比较敏感.从区域分布来看，11 ka BP冬季大部地区比现在偏干，但热带太平洋和南半球少部地区降水偏多；夏季大部地区比现在偏湿，亚洲和非洲季风偏强，主要的季风区降水偏多.     

末次冰消期亚洲季风突变事件的精确定年: 以贵州衙门洞石笋为例

通过贵州衙门洞Y1石笋33个U/Th年龄和1020个氧同位素数据的分析, 重建了西南地区末次冰消期至全新世早期(16.2~7.3 ka BP)平均分辨率达9 a的亚洲夏季风演化特征. 该时段发生的气候突变事件, 在Y1石笋记录中得到明显揭示, 类似格陵兰冰芯记录的GI-1e~GI-1a事件(GIS)可以定义末次冰消期亚洲季风突变事件的中国基准(CIS)为A.1e~A.1a, Y1石笋d ¹⁸O值记录这些事件的开始时限分别为: (14750±50), (14100±60), (13870±80), (13370±80) 和(12990±80) a BP; A.1a结束进入YD事件为(12850±50) a BP, YD结束进入全新世为(11500±40) a BP, 其中BA转换(A.1e开始)和YD转换前后d ¹⁸O值有3‰的变幅. Y1记录区域对比表明亚洲季风在早全新世期间总体增强的趋势在各地区并没有显著的相位差异, 因而不支持东亚和印度季风在轨道尺度上的反相位关系. Y1记录支持近10年来石笋研究的结果, 即亚洲季风气候变化的驱动机制除了主导的太阳辐射、大西洋径向环流(MOC)及热带辐合带 (ITCZ) 运移外, 短尺度上的季风变化和太阳活动密切相关.     

东亚中全新世的气候模拟及其温度变化机制探讨

大量地质证据证实了东亚和北美中全新世(6 kaBP)全年和冬夏季气温高于现代.然而,国际上PMIP计划下18个模式的古气候模拟结果未能捕捉北半球大陆中低纬地区冬季升温的气候特征.这些古气候模拟的冬季降温与地质资料揭示的冬季升温存在着巨大差异,反映出仅仅在太阳辐射变化驱动下的古气候模拟存在重大缺陷. 使用含有陆面过程的全球9层大气环流谱模式(AGCM+SSiB),采用现代植被和中全新世植被预置的不同下垫面对6 kaBP气候及其植被影响进行了模拟试验.古植被强迫下的模拟结果表明,中全新世时东亚地区各季均出现升温.尤其是模拟的冬季增温与地质资料重建的气候特征接近,反映了除太阳辐射的变化外,植被的变化对东亚地区中全新世的增温有着重要作用.该模拟结果的意义在于:(1)用具有物理机制的数值化模型并采用实际下垫面边界条件,能够较好地模拟出中全新世气候特征;(2)从动力机制的角度揭示了中全新世气候与现代气候存在巨大差别的原因在于辐射变化和下垫面植被变化;(3)中全新世下垫面植被的改变引起的地表反射率变化使得东亚陆面与西太平洋表面的热力差异随季节发生变化,因而中全新世夏季风环流增强,而冬季风环流减弱,冷空气活动受到抑制,使得中国区域冬季温度增加, 形成暖冬气候特征.     

中国东部山地泥炭高分辨率腐殖化度记录的晚冰期以来气候变化

对中国东部中纬度季风区内的两处山地泥炭——神农架大九湖泥炭和天目山千亩田泥炭腐殖化度进行了研究,并对两剖面的孢粉记录、有机质含量、TOC和Rb／Sr对比分析,结果表明在东亚季风区山间盆地,气候越干冷时泥炭的分解就越强烈,以吸光度表征的腐殖化度就越高;相反,当气候较温暖潮湿时泥炭主要处于还原状态,分解较慢,腐殖化度较低．大九湖剖面的腐殖化度记录了晚冰期（约16．0～11．4cal ka BP）中的新仙女木（YD）（约11．4～12．6cal ka BP）冷干事件、博令．阿勒罗德暖湿期（B．A暖期,约12．6～15．2cal ka BP）、最老仙女木冷干事件（OD,约15．2～16．0cal ka BP）、早全新世的湿润期（约11．4—9．4cal ka BP）、8．2cal ka BP前后的冷干事件和约7．0～4．2cal ka BP之间的全新世最佳适宜期．神农架大九湖和天目山千亩田近5000a以来的泥炭腐殖化度记录有着很好的一致性,表明相近纬度不同经度的山地泥炭对东亚季风降水变化的响应是同步的．近5000a来的气候变化在两个山地泥剖面中几乎同步记录有3大阶段：4．9～3．5cal ka BP,季风降水整体处于高值,但波动剧烈,其中,在约4．2cal ka BP前后,季风降水急剧下降,在3．7cal ka BP前后达到最干旱的峰值后又快速回升：3．5～0．9cal ka BP,季风降水强度整体较弱,但也存在明显的次级干湿波动;0．9cal ka BP以来,吸光度值逐渐降低,表明季风降水增多．与中国东部季风区其他高分辨率沉积记录对比,文中亚高山泥炭记录的约1．6万年以来的气候变化响应了北半球夏季太阳辐射的统一驱动．     

中国末次冰盛期以来湖泊水量变化及古气候变化机制解释

中国古湖泊数据库收录的42个湖泊,提供的湖泊水量每千年变化的空间信息,可以用来系统分析中国区域末次冰盛期以来大气环流变化的状况.研究结果表明:我国西部从末次冰盛期以来直至全新世中期均为较湿润的气候状况,推测冰期内的湿润条件主要与西风带的降水以及低温低蒸发密切相关,而全新世主要为夏季风降水增加所致;全新世晚期气候趋干明显.我国东部的大部分区域在冰盛期和晚冰期较为干旱;只是在全新世有效降水状况才有大幅度的改善,全新世中期夏季风降水的效应仍然相当显著,控制的范围可达整个中国西部,同时位于现代季风气候区的中国东部,有效降水的峰值区的变化似乎存在从北往南的穿时性,南方有效降水峰值出现在晚全新世.而西南季风区湿润状况的明显改善发生在晚冰期,比东南季风区发生的早,显然这与两个季风系统的相互消长有一定的关系.我国东北区的湿润状况改善的也较早,显示了独特的季风气候机制.     

北方环境敏感带岱海湖泊沉积所记录的全新世中期环境特征

对中国北方环境敏感带封闭湖泊岱海获得的高质量沉积物岩芯, 进行了年代学、以及有机质含量(TOC, TN)、碳酸盐含量(CaCO3)和孢粉等代用气候环境指标的测试与分析. 结果表明: 全新世以来岱海沉积物中TOC, TN等有机质含量的变化与孢粉百分含量、孢粉通量的变化相当吻合, 并在约6.7~3.5 ka BP(日历年约7.6~3.6 ka BP)期间达到全新世以来的高值; 6.7 ka BP以来, 沉积物中碳酸盐含量与有机质含量的变化也具有很好的相关性, 也在6.7~3.5 ka BP期间达到峰值; 而在早全新世及中全新世早期9.0~6.7 ka BP(日历年龄约10~7.6 ka BP)期间, 相对较低的有机质含量、孢粉通量却对应较高的碳酸盐含量. 上述关系揭示: 在6.7~3.5 ka BP期间, 岱海流域生产力、有效降水条件均得到很大增强, 进而有可能在水动力条件增强的情况下, 携带较多的流域有机质、花粉以及碳酸盐类物质入湖, 并造成有机质和碳酸盐的同时富集. 而9.0~6.7 ka BP期间, 较低的有机质含量、孢粉通量以及高碳酸盐含量恰恰说明在流域有效降水减少、植被相对匮乏的背景下, 湖泊自身可能的高蒸发率. 二者具有不同的气候环境背景. 基于上述认识, 认为中全新世6.7~3.5 ka BP期间极可能是岱海流域降水充沛、植被丰盛的气候适宜期, 而不是通常认为的中全新世早期或早全新世.     

不同时间尺度青海湖沉积物总有机碳对气候变化的敏感性

湖泊沉积物总有机碳（TOC）含量通常作为表征流域和湖泊生产力的指标,在亚洲季风区也常常被当作夏季风的代用指标,被广泛应用于气候与环境变化研究.本文梳理了过去千年、全新世以及冰期-间冰期时间尺度上青海湖沉积物TOC的变化特征,并探讨了其指示气候变化的敏感性与有效性.结果表明,过去千年青海湖沉积物TOC含量与区域暖季温度和降水表现出较为一致的周期性波动.通过对比全新世区域夏季温度、基于孢粉的降水定量重建结果,以及湖泊水位、风沙活动反映的湿度状况等,发现不能简单地将青海湖沉积物TOC含量或沉积通量作为夏季风强度或者季风降水强度的代用指标.青海湖沉积物TOC含量在冰期和间冰期表现出巨大的差异,指示了冰期-间冰期时间尺度上较大的温度与降水变幅.因此,不同地域条件及不同时间尺度下,湖泊沉积物TOC对气候变化的敏感性不同,将湖泊沉积物TOC含量作为亚洲夏季风的代用指标需要特别谨慎,特别是在高寒气候区.     

湛江湖光岩玛珥湖全新世粒度变化特征及古气候意义

对湖光岩玛珥湖沉积物全新世粒度参数、550℃烧失量和Ti元素含量的变化特征研究后认为:粒度频率特征曲线指示湖光岩玛珥湖沉积物的外源输入部分主要来自其小流域;沉积物粒径的变化主要受降雨量,而不是湖泊水位波动的控制;较粗的粒径指示降雨量增加,较细的粒径指示降雨量降低.湛江地区全新世早期季风强盛,6085 a B.P.以后,季风显著减弱.湖光岩沉积物记录的全新世中期季风迅速减弱的发生时间与全球很多地质载体记录的全新世中期季风迅速减弱时间都非常接近,体现了湛江地区全新世季风演化的全球性.湛江地区6085 a B.P.以后的季风迅速减弱、气候转干很可能与厄尔尼诺活动增强有关.2000 a B.P.以后,粒度参数、550℃烧失量和Ti元素含量的变幅明显增加与人类活动的影响有关,是人类活动和气候因素共同作用的结果.     

葫芦洞石笋记录的19．9-17．1ka BP东亚夏季风增强事件

南京葫芦洞石笋（No．H82）高分辨率δ^18 O序列已表明16．5～10．3ka BP时段东亚季风与极地气候在千年尺度事件上存在耦合关系．现根据7个高精度^230Th年龄和573个δ^18 O数据,将这一石笋的高分辨率δ^18 O时间序列延伸至22．1ka BP,从而提供了末次盛冰期10a分辨率的连续东亚季风气候记录．石笋δ^18 O记录表明H1事件内部的次级季风减弱事件与格陵兰寒冷事件在世纪尺度上具有同步性．该记录显示在19．9～17．1ka BP存在显著的东亚夏季风增强事件,其平均夏季风强度相当于BФlling暖期的1／2,夏季风最强时甚至接近于BФlling暖期．这一季风增强事件在北半球海洋和陆地记录中均有不同程度的体现,可能是热带太平洋Super-ENSO响应于岁差周期太阳辐射的结果．     

晚冰期以来青海湖沉积物多指标高分辨率的古气候演化

通过青海湖沉积物孢粉、碳酸盐、有机C, N和有机δ¹³C等多项指标的综合分析, 建立了青海湖晚冰期以来的高分辨率古气候演化序列. 结果表明, 18.2 cal. ka BP左右为末次冰期盛冰阶进入晚冰期的界限, 自15.4 cal. ka BP起气候开始向暖湿化发展, 7.4 cal. ka BP时达到了暖湿组合的鼎盛期, 4.5 cal. ka BP以后气候又逐步转入冷干. 晚冰期向全新世转换期间气候的冷暖干湿波动十分频繁, 其特征与北大西洋深海沉积、格陵兰冰芯、欧洲地区湖泊沉积以及中国黄土、古里雅冰芯等记录的古气候具有一定的可对比性. 青海湖地区晚冰期以来的古气候演化特征揭示了万年尺度上东亚季风的源驱动力同太阳辐射有关.     

中东亚干旱区全新世气候变化的西风模式—以湖泊研究为例

综述了亚洲中部干旱区湖泊研究的古气候记录.发现湖泊记录的全新世有效湿度在大框架上具有一致性变化.据此,选择了其中年代可靠、代用指标湿度意义明确、时间分辨率较高的8个地点的记录,半定量地集成了中东亚干旱区全新世期间湿度的变化.结果表明,亚洲内陆干旱区全新世气候变化具有较清晰的阶段性变化,大约8cal kaBP以前的早全新世气候干旱,8-4cal kaBP的中全新世气候湿润,从距今5-6cal kaBP以来湿润程度逐步降低到晚全新世,但晚全新世比早全新世湿润.内陆干旱区的全新世湿度变化框架与最新获得的亚洲季风变化模式存在较大差异,因此推论出,北大西洋海洋表面的温度变化可能是中东亚干旱区湿度的主要影响因素.     

山西交城断裂北端及中段3个大型探槽全新世断错现象分析

前人在山西交城断裂带上开挖过多个探槽,揭露出全新世3次古地震事件,但其研究结果尚不能确定该断裂带全新世活动段的北部边界.近期在该断裂带北端和中段又开挖了3个大型探槽,其中在阳曲县泥屯盆地西界开挖的龙王沟探槽,是一个由多个探槽组合成的大探槽,该探槽揭示的地层断错信息,将交城断裂带全新世活动的范围向北延伸了20km.另外2个大型探槽分别为交城断裂带中段瓦窑沟东侧台地前缘的瓦窑探槽与市儿口沟西侧T1阶地前缘的新民探槽.这3个大探槽均揭示出全新世中期(14C测年值为距今5 ～ 6ka)的垆土和淤泥层,以及多组平行分布的断面,所揭示的全新世3次古地震事件具有断错事件活动的同步性,可与前人探槽揭示的全新世断层活动事件相对比.3次断错活动时间分别距今3.06 ～3.53ka、5.32ka左右或6.14ka左右、8.36ka左右;3次事件的时间间隔分别为2.02 ～ 2.84ka和2.22 ～ 3.04ka.这些断错事件的同震垂直位移为1.5～4.7m,显示了7级以上地表破裂型的强震活动.最后讨论了探槽中14C测年样品的影响因素.     

全球变暖加强了ENSO和亚洲-澳州夏季风之间的关联

亚澳季风与ENSO之间的动态关联及其机制是全球变化研究的难点,而过去气候重建为解决该难题提供了一种可行的途径. Xu等重建了1588～2013年亚洲和澳洲夏季风降水变化,发现亚-澳夏季风之间及ENSO-季风之间的关联自1850年以来均持续增强,认为全球变暖导致的ENSO变率增加是其影响因素.     

广东湖光岩玛珥湖沉积物漫反射光谱数据反映的全新世以来古环境演化

利用漫反射光谱技术得到湖光岩玛珥湖沉积物的叶绿素a浓度.通过与TOC、Sr/Rb比值和磁化率的对比发现,叶绿素a浓度能够忠实地反映湖泊初级生产力的变化,较高的叶绿素a浓度代表季风较强、降雨量较高,反之亦然.湖光岩玛珥湖沉积物多环境代用指标分析结果显示,湛江地区早全新世季风强盛,中全新世季风迅速衰退.这种全新世季风演化模式与北半球季风区的很多地质记录以及北纬30°变化趋势相似,反映了太阳辐射是湛江地区千年尺度季风演化的主要驱动因素,但是湛江地区的季风演化滞后于太阳辐射变化大约2200 a.叶绿素a浓度记录显示6000 a BP左右季风迅速减弱,这与其他记录显示的季风渐变模式不同.一方面,太阳辐射渐变激发了湛江地区植被-大气圈的负反馈作用,这可能是造成6000 a BP左右气候迅速变干的原因之一;另一方面,沉积速率增加导致的稀释作用放大了叶绿素a浓度下降的趋势.3600 a BP以来的沉积环境可能受到了人类活动的影响.     

东亚季风95～56 ka BP期间D/O事件年代的精确测定:以中国神农架山宝洞石笋为例

据中国湖北神农架山宝洞内两根石笋的 23个U/Th年龄和532δ18O测试数据,建立了末次冰期95～56 ka BP时段平均分辨率为80 a的石δ18O时间序列.该记录可与南京葫芦洞δ18O记录作良好拼接,从而完整地揭示95 ka BP以来东亚夏季风环流千年尺度气候变化特征,其变化趋势与65°N太阳辐射曲线类似.与格陵兰冰芯δ18O记录的Dansgaard/Oeschger (D/O)1-22事件对比表明,东亚夏季风千年尺度气候振荡与高北纬地区海-气快速重组存在遥相关效应.石笋记录对D/O 事件的精确标定有可能进一步校正格陵兰冰芯时标.研究时段石笋记录的D/O事件与格陵兰North GRIP和GISP2冰芯时标存在不同程度的差别,其中D/O19-20两个事件的年龄偏差远超出铀系定年误差(±0.6ka).D/O19-20晚于North GRIP时标1～2 ka,而早于GISP2时标3～4 ka.与南半球巴西石笋δ18O记录对比表明,南北半球降水的D/O事件存在反相位关系,支持千年尺度海-气耦合的跷跷板("See-saw")模式.